DE1642462A1

DE1642462A1 - Verfahren zum Verdampfen von Salzwasser

Info

Publication number: DE1642462A1
Application number: DE19671642462
Authority: DE
Inventors: Salutsky Murrell Leon
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1966-11-23
Filing date: 1967-10-28
Publication date: 1971-05-13
Also published as: FR1550452A; NL6715088A; US3444054A; ES347450A1; GB1209779A; JPS5125435B1; IL28903A

Description

tf.R. Grace & Co. (5)

New York, N,Y. / V.Sfc.A.

Hamburg, 20. Mai 1970

(P 16 42 462.7-41) NEUE UNTERLÄGEN

Verfahren zum Verdampfen von Salzwasser

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Salzwasser und insbesondere Seewasser, um die Bildung von Ablagerungen und Kesselstein an den Heizflächen von Salzwasserverdampfern zu verhindern»

Die Verdampfung von Seewasser und anderen natürlich vorkommenden salzhaltigen Flüssigkeiten oder von Saline führt zur Bildung von Ablagerungen mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit an den Wärmetibertragungsflächen der Destillationsanlagen. Dadurch werden die Wärmeübergangskoeffizienten verringert, was zu einer Störung der Anlage führt und gegebenenfalls ein Abschalten zum Reinigen erforderlich macht«, Obgleich zahlreiche Verfahren benutzt werden, um alkalische " Ablagerungen, Calciumsulfat und andere Kesselstein bildende Substanzen zu verhindern, beschränken derartige Ablagerungen die Siedetemperatur der Sole und den Konzentrationsfaktor und somit auch die Arbeitsfähigkeit der Anlage. In Verdampfungsanlagen bildet sich der Kesselstein immer, wenn derartige eine Kesselsteinbildung begünstigende Verbindung in dem zufließenden Waseer vorhanden ist, wobei jedoch die

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Art und die Zusammensetzung der Ablagerung schwanken kam». Wsnn man beispielsweise Seewasser unter verringertem Druck bei Temperaturen unter 65⁰C verdampft, so besteht die Ablagerung im wesentlichen aus Calciumcarbonat. Bei höheren Temperaturen bildet sich noch Magnesiumhydroxyd in Form von Bruelt, während Calciumsulfatablagerungen sich bei Jeder Temperatur bilden, wenn die Solkonzentration genügend hoch 1st.

Bislang besteht die hauptsächliche Behandlung zur Verhinderung von Kesselstein In Salzwasserverdampfungsanlagen darin, da3 eineunter der Bezeichnung "Hagevap L?" bekannte Mischung aus Natriumpolyphosphaten, Lignlnsulfonsäurederivateii und verschiedenen Estern von Polyalkylenglykolen eingesetzt wird; dieses Produkt wirkt als Sequestriermittel,. Dispergiermittel und verhindert die Schaumbildung. Dieses Produkt ist jedoch nur bei Temperaturen bis zu 90⁰C wirksam, da sich die Polyphosphate schnell zu klebrigen Orthophosphatablagerungen bei höheren Temperaturen hydrolysleren.

Höhere Destillationstemperaturen ermöglichen ein Arbeiten bei niedrigeren Kosten, jedoch muß man hierzu kontinuierlich 100 bis 120 ppm Schwefelsäure zugeben, um die Alkalität des Bl carbonates und Carbonate in natürlichem Seewasser zu beheben. Hierdurch werden Calciumcarbonat- und Magnesiumhydroxydablagerungen verhindert. Bei Temperaturen oberhalb von etwa 120⁰C wird die

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Bildung von Calciuwsulfatablagerang Jedoch durch diese SchwefelsHurebehandlung verstärkt.

Darüber hinaus ist es In abgelegenen Gebieten schwierig, Schwefelsäure zu beschaffen und flüssige Säuren zu handhaben; zur Verhinderung von Unfällen bei« Personal oder an der Anlage werden Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, die wiederum die Kosten steigern. Beispielsweise ist der Transport von Saure auf Schiffen ungeeignet, so daß Verdampfungsanlagen In diesem Fall nur bis zu Temperaturen von etwa 90⁰C arbeiten.

Bislang ist eine Wasserdestillation bei höheren Temperaturen kaum möglich gewesen; es sind zwar zahlreiche Zusatzstoffe für Salzwasserverdaepfer vorgeschlagen worden, wie beispielsweise Pfropfpolymerisate auf Stärkebasis gemäß britischer Patentschrift 919 450, oder niedrigmolekulare Polyacrylsäure gemäß britischer Patentschrift 1 034 680. Diese Produkte sind jedoch für Hoehtemperaturwasserverdampfungsanlagen nicht ( geeignet.

Weitere Verfahren» bei denen das dem Boiler zufließende Süßwasser behandelt wird, lassen sich nicht allgemein zur Behebung der Schwierigkelten bei Salzwasserverdampfungsanlagen einsetzen. Dieses beruht zum Teil auf den stark schwankenden und verschiedenen Konzentrationen der eine

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SADOR(GiNAt

Ablagerung verursachenden Stoffe in Süßwasser« verglichen mit Salzwasser wie Seewasser, Salzwasserlaugen und Brackwasser. Bei der Behandlung von Süßwasser werden Natriumphosphate zugesetzt, und zwar hauptsächlich, um das Calcium aus dem Süßwasser als Trlcalclumphosphat auszufällen. Das Triealciumphoephat ist ein im allgemeinen feinverteilte Material, welches sehr viel weniger die Neigung zeigt, schädliche Ablagerungen zu bilden, als bei Calciumverbindungen der Fall ist, die sonst in Wasser des Heizkessels vorhanden sein würden. Das einem Heizkessel zugeführte Süßwasser kann mit Natriumcarbonat versetzt werden, um die gewünschte Alkalitat im Wasser zu erhüben, um das Magnesium als Magnesiumhydroxyd zu fällen und um die Ablagerung von Calciumphosphat zu verhindern. Hierdurch wird auch die Bildung von Kieselsäureablagerungen vermieden. Die Verwendung dieser Chemikalien ergibt jedoch Schwierigkeiten, welche nur bei Süßwasserheizanlagen auftreten. Die Verwendung von Polyacrylaten in Heizwasser zur Verringerung der Klebrig» kelt von Caloiumphosphätschlamm und zur Aufschlämmung dieses Schlammes im Heizkessel ist aus der USA-Patentschrift 2 78? 200 bekannt. Diese Lehre entspricht Jedoch nicht dem erfindungsgemäfien Verfahren, da ausgefällte und Ablagerungen bildende Komponenten nicht in den War mellber tr agungsoer eichen und Verdampfungezonen bei dem vorliegenden Verfahren beobachtet wurden. Da bei dem vorliegenden Verfahren gemäß Erfindung keine zusätzliche Behandlung mit kondensierten Phosphaten

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erforderlich ist, bilden sich keine Caleiumphosphatniederschläge, und es 1st auch keine Aufschlämmung von Caiciumphosphatschlamm erforderlich.

Aufgäbe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung von Salzwasser vorzuschlagen, um die Bildung; von Ablagerungen an den WärmeUbergangsflachen eines Verdampfers zu verhindern. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verdampfen von Salzwasser vorzusehen, wobei die Ablagerung von Kesselstein im Verdampfer mit einem Verfahren verhindert wird, welches höhere Arbeitstemperaturen gestattet als bislang und welches die Verwendung einer Behandlung mit nassen Säuren unnötig macht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Behandlung von Salzwasser vorgeschlagen, uns die Verdampfung desselben zu erleichtern, ohne daß sich Ablagerungen im Verdampfer bilden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man 0,1 bis 20 ppm eines nur aus Polyacrylsäure oder einem Alkali- | salz derselben bestehenden Inhibitors für die Ablagerung mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1 000 bis 100 000, berechnet als Natrlumpolymethacrylat, verwendet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verdampfen von Salzwasser, wobei das Wasser nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, um die Bildung von Ablagerungen zu hindern. Das erfindungsgemäße Verfahren 1st geeignet, um in allen Salzwasserverdampfer-

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anlagen eingesetzt zu werden· Derartige Verdampferanlagen, die nach dem erflndungsgdtnüßen Verfahren betrieben werden können, si nd Schnellverdampfer oder OberflKohenvertl&nipfer einschließlich der Verdampfungsanlagen mit einem Durchgang sowie Umwälzverdampfer, wie die Eiiifaäh>Mehrstuf<snver dampf er oder die Mehrfaeh-MehrstufenverdErapfsr sowi© ferner Siedaverdarapfer,wie Einfachverdampf ungsanlagen sdeä» Mehrfach» Verdampfungsanlagen, ferner Verdampfer mit abströmendam oder auf strömendem Wasserfllra, ferner Verdampfer mit besieg tem oder abgestreiftem Wasserfilm, oder eingetauchte Rohr* oder Korbverdampfer. Bei dem erfindungsgsraSßen Verfahren ketenen die Polymethacrylate an jeder * ;.alle in der Anlage ausgesetzt werden; sie können dem Rohmissareinsatzmaterlal, den gering beheizten Bereichen mit geringer Wärmezufuhr oder« den Verdampfungszonen zugeführt werden, wo der WHrtneübergang" erfolgt; sie können auch dem umgewälzten Wasserstroa augesetzt werden.

Die Salawasserverdampfer für das erfindungsg<8!8ß@ Verfahren können mit den verschiedensten WHseern beschickt werden, Insbesondere mit Seewasser, Salzlaugen und Brackwasser mit einer Härte von mehr als 50 ppm, berechnet als Ca.lciumcarbonat, und ferner mit Abwässern.

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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Polymethacrylate erfassen Polymethacrylsäure und deren wasserlösliche Salze mit einem Molekulargewicht von 1 000 bis 100 QOO₉ berechnet als Natriumpolymethacrylat. Alkalisalze der Polymethacryl säure werden bevorzugt. Insbesondere werden in Mengen von 1 bis 5 ppm Polymethacrylsäure als Inhibitor für Ablagerungen zugesetzt. Die Polyraethaerylsäure oder deren Salze werden der Ver dampf ungs*- anlage als wässrige Lösung, beispielsweise mit einer Konzentration von 1 Gew.^ der polymeren Verbindung, zugesetzt. Die wässrige Lösung kann auch noch weitere Zusatzstoffe enthalten, wie schaumverhindernde Stoffe, Korrosionsinhibitoren, Sauerstoffspülmittel und dergleichen, solange sie verträglich mit dem Polymerisat sind und keine Ausfällung bewirken.

Nach dem erflndungsgemäßen Verfahren kann eine kontinuierliche Verdampfung bei Temperaturen bis zu l80°C durchge- i führt werden, wobei ausgezeichnete Ergebnisse bei Temperaturen bis zu 13O°C mit äußerst wenig Ablagerungen erzielt werden.

Xm folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren durch Vergleichsversuche näher erläutert werden.

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Verglelohsversuohe Ue die Ergebniese bei der Behandlung von Salzwasser für Verdampferanlagen bei Zusatz von Polyacrylsäure zu zeigen,

wurde ein sogenannter "Bench-$cale~Elnwegverdampfer"

Stunden mit einen an der Küste entnommenen Salzwasser

der folgenden Zusammensetzung betrieben

Chloride 15 700 ppm

Mg"	1 075	ppm
Ca**	329	ppm
KCO₃-	110	ppm
CO^	11	ppm
*QesantgelSste Peststoffe 308 0ew.$.**

Das zugeführte Wasser wurde entlüftet» mit genügend Polyacrylsäure behandelt, um eine Polyacrylsäurekonzentration von 2 ppm in Verdaapferwasser aufrechtzuerhalten, worauf das Wasser unter Druck auf 116°C erhitzt und verdampft wurde. Der WärneUbergangekoefflzlent des Heizrohres war anfange 300 BTU/Std. ft.^⁰F, nahm jedoch nach 50 Betriebsstunden auf 250 BTU/Std. ft.'⁰P ab und bliebt dann bei diesen Wert. Am Ende des Versuches wurde die Innenwand des Heizrohres untersucht, welche eben Polyaorylatf llmüberzug aufwies. .

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BADORIGfNAt

Beispiel gemäß Erfindung

Dieses Beispiel zeigt die überlegenen Eigenschaften bei der Behandlung von Wasser für Salzwasserverdampferanlagen mit einem Polymethacrylat. Ein Zweistufen-Schnellverdaiapfer mit einem Durchsatz von 60 t Je Tag wurde 15 Tage auf einem Schiff während der Reise durch die Karibische See betrieben. Das. eingesetzte Ozeanwasser schwankte in seiner Beschaffenheit von einem mittleren Ozeanseewasser bis zu einem verdünnteren Küstenwasser mit großen Anteilen organischer Verunreinigungen. ™ Das eingesetzte Wasser wurde mit 1,5 ppn Polyraethacrylsäure vorbehandelt und auf 88°C erhitzt, also auf die Maximaltemperatur, die bei de» betreffenden Sohnellverdampfer erreichbar war; das Wasser wurde dann schnell verdampft. Die Destillationsgeschwindigkeit bzw. Dampferzeugung wurde allmählich gesteigert und betrug schließlich 130 % der ausgelegten Kapazität des Verdampfers. Bin Arbeiten bei Temperaturen über 88⁰C war nicht möglich, da die Dampfabschirmanlage» mit welcher Sprtthtropfen von dem destillierten Dampf getrennt werden, nicht { den großen Anstieg der Dampferzeugung bewältigen konnte, der dureh die höheren Temperaturen bewirkt wurde. Die Dampferzeugung blieb während des restlichen Versuches bei 88° bei IJO £.

Eine überprüfung des Hauptheizrohraustrittendes und des Rohrbleches ergab ein sauberes und glänzendes Aussehen. Aus dieser überprüfung wurde geschlossen, daß die Polymethaacrylsäure

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nicht nur eine Ablagerung in den Rohren verhindert, sondern auch die vor den Versuch vorhandenen restl loben Ablagerungen entfernt. In Gegensatz zu Polyacrylsäure wurde kein Polymethacrylat -Überzug auf den WSrneauetauschflächen beobachtet.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entsalzen von Salzwasser mit Sulfat- und Carbonathärte durch Behandlung des Wassers mit einem Mittel zur Verhinderung von Ablagerungen, Verdampfen des behandelten Wassers und Kondensieren der Wasserdämpfe, dadurch gekennzeichnet, daß man das Salzwasser mit einem Inhibitor gegen Ablagerungen behandelt, der allein aus Polymethacrylsäure oder einem Wasserlilie^*?r Salz derselben mit einem durchschnittlichen MoIcI. „largewicht von 1 000 bis 100 000 besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhibitor für die Ablagerungen dem Wasser in einer Verdampfungszone der Verdampferanlage zugesetzt wird.

3. Verfahren zum Verdampfen von Seewasser bei Temperaturen von 50 bis 18O°C, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 2 behandelt wird» tun die Bildung von Ablagerungen w&hrend des Ver-

. dampfens zu verhindern.

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4, Verwendung von Polymethacrylsäure oder eines Alkalimetalls derselben mit einem durchschnittlichen MoleJO

kulargewicht von 1 000 bis JOO 000 als Inhibitor Ablagerungen bei einem Verfahren zum Verdampfen von Salzwasser, insbesondere Seewasser.

ue:wy

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